5G核心网绿色转型关键因素及实践
随着5G网络大规模部署和流量增长,能耗问题日益突出,核心网绿色转型迫在眉睫。核心网自身能耗占5G通信网络约11%,且存在资源冗余和业务潮汐效应,控制面能耗占比最高(74%)。核心网绿色转型需从基础设施、网络功能和网络管理三个层面进行。
1. 影响核心网绿色转型的关键因素
核心网节能降耗需考虑两方面:自身节能减排和发挥大脑作用,协同网络其他域实现端到端节能。核心网绿色转型需进行三个层面的绿色转型:
- 基础设施绿色转型:打造绿色服务器和绿色云平台。
- 网络功能绿色转型:优化网元架构,实现绿色使能。
- 网络管理绿色转型:精准监测、管理优化能耗。
2. 核心网绿色转型关键技术
2.1 基础设施—绿色底座
- 绿色服务器:
- 高效供电:采用AC+HVDC混合供电,支持APS(Active Phase Switching)模式,根据负载动态调整供电相数。
- 高效散热:采用冷板式液冷和浸没式液冷技术,应对高功耗芯片散热需求。
- 高效计算:引入异构计算(CPU+FPGA),突破虚拟化转发瓶颈,降低bit功耗。
- 高效架构:探索存算一体和近存计算技术,减少数据无效搬移,提升计算能效比。
- 绿色云平台:
- 动态调整资源,节能降耗:通过智能容量预测、动态资源调度和动态电源管理,提升资源利用率。
- 按需优化平台,高效部署:软件按需裁剪,实现轻量化部署;应用混合部署,提升资源池综合利用率。
- 精准适配应用,敏捷赋能:聚焦应用关键特性,精准编排资源;构建通用能力层,敏捷赋能各类应用。
2.2 网元优化—绿色使能
- SBA&云原生设计,内生节能:云原生架构支持微服务编排和组装,实现软硬解耦和资源池化,VNF通过内生智能算法实现自动弹性伸缩、动态服务调度和CPU自动调频。
- 高性能一体化UPF,智能节能:内置节能算法,根据网络流量负载按需上电/下电或休眠CPU核,实现智能值守,业务无损。
- 物联网特性优化,精准节能:针对不同物联网用户特征,通过信令流程、用户信息存储等优化,单物网用户能耗约为单ToC用户能耗的1/5。
- 全场景专用核心网,绿色使能:支持多样化、灵活的业务部署能力,定制化更强,显著降低物理资源消耗。中小型行业应用通过一台服务器部署专网5GC,能耗降低约90%。
2.3 智能运维—绿色大脑
- 绿色规建,实现网络精准部署:通过资源监控、历史数据仿真和AI模型,实现业务和能耗发展趋势预测,匹配最优资源进行网络部署。
- 能耗可视管理,满足网络精准监视:引入资源-能耗综合监控算法,将总体能耗细化拆分,与网络拓扑、业务特性结合,形成关联关系,实现精准能耗监控。
- 智能能耗调优,实现客户SLA与能耗达到最佳匹配:通过“细胞级”绿色网元调优、“组织级”绿色DC调优和“生态级”绿色切片,实现业务质量和能耗最优匹配。
3. 绿色5G核心网实践
- “4+3+2”架构新模式:中兴通讯GreenEngine解决方案基于云原生、超融合、软硬一体和AI/自动化技术,实现从基础设施、网元到运维的3层端到端绿色转型升级,面向ToC和ToB这2类场景。
- 全场景专用核心网赋能智慧电网:与中国移动、南瑞继保合作,发布5G TSN绿色电网解决方案,实现“最后一公里”的无线确定性接入,助力电力行业实现“碳达峰、碳中和”。
- 高性能一体化UPF赋能智慧铝业:云南神火铝业基于GreenEngine方案部署企业专网+MEC,打造工业互联网创新平台,实现自动化生产、智能化管控,大幅降低单位铝耗电量。
4. 未来网络绿色演进展望
面向5G-Advanced和6G,需聚焦智能化自动化、全生命周期、新架构、新材料等方面,持续研究节能降耗创新技术。具体方向包括:
- 合理使用AI/ML,实现高效智能节能。
- 单域到多域,端到端网络能效在线监控和优化。
- 从网络规划到部署优化,基于生命周期设计绿色网络。